[發(fā)明專利]水稻抗旱性O(shè)sSINAT5基因及其編碼蛋白與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910042465.2
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101445553A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寧約瑟;王國梁;謝旗;戴良英;劉雄倫
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;A01H5/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 何 為

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及植物生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一個水稻鋅指蛋白基因DNA片段(基因)的分離克隆、功能驗證和應(yīng)用。?

背景技術(shù)：

植物由于其固著生長的生物學(xué)特性，使植物在生長發(fā)育過程中與環(huán)境密切相關(guān)，并且在生長過程中不可避免地受環(huán)境信號的調(diào)控并遭遇到各種逆境脅迫，如鹽堿、貧瘠、干旱的土地，寒冷、冰凍的氣候，各種病原微生物的侵害等，而干旱、鹽堿、高溫等非生物脅迫是目前引起世界范圍內(nèi)農(nóng)作物減產(chǎn)的主要原因，世界各國政府及科研人員都迫切希望通過生物技術(shù)途徑幫助解決這個重大問題。植物對逆境的響應(yīng)和適應(yīng)不僅通過生理生化過程，還需要通過分子細(xì)胞水平的調(diào)控，所以研究植物在逆境條件下的生長發(fā)育特性，尤其在分子水平揭示這種特性，是培育能在逆境條件下正常生長發(fā)育的植物的重要基礎(chǔ)；更是利用現(xiàn)代生物技術(shù)改良植物獲得抗逆性強(qiáng)的植物的先決條件。?

干旱、高鹽和低溫等環(huán)境脅迫已極大的限制了全世界糧食產(chǎn)量的提高，干旱是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最主要因素。據(jù)統(tǒng)計，干旱對世界糧食作物的影響在各種自然災(zāi)害中居于首位，其危害相當(dāng)于其它自然災(zāi)害之和。因此，認(rèn)識植物對干旱的反應(yīng)機(jī)制，提高植物的抗旱性，是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。在干旱等逆境下，植物能夠在分子、細(xì)胞和整體水平上做出相應(yīng)的調(diào)整，以最大程度地減少環(huán)境所造成的傷害并得以生存。干旱對植物的影響主要是引起滲透脅迫并抑制植物的生長、損傷植物細(xì)胞，最終引起DNA的降解而導(dǎo)致植物細(xì)胞的死亡。干旱對植物的影響，僅有一部分可能是植物的一種適應(yīng)反應(yīng)，許多反應(yīng)是因脅迫而致的生理損傷結(jié)果。這一過程與植物對高鹽及低溫引起的滲透脅迫的反應(yīng)相似。?

現(xiàn)有的研究表明，滲透脅迫能夠誘導(dǎo)或抑制基因的表達(dá)，這些基因的產(chǎn)物不僅能夠直接參與植物的脅迫應(yīng)答，而且能夠調(diào)節(jié)其它相關(guān)基因的表達(dá)或參與信號傳導(dǎo)途徑，從而使植物避免或減少傷害，增強(qiáng)對脅迫環(huán)境的抗性。泛素(Ubiquitin)是一種在真核生物中普遍存在的由76個氨基酸組成的小蛋白，其氨基酸序列和結(jié)構(gòu)都高度保守。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解是通過泛素/26S蛋白酶體途徑實現(xiàn)的。其基本過程是：泛素分子在ATP存在的情況下被泛素激活酶(E1)激活，使泛素的C末端甘氨酸結(jié)合到E1的半胱氨酸巰基上，然后轉(zhuǎn)移到泛素結(jié)合酶(E2)的半胱氨酸巰基上，最后在泛素連接酶(E3)的作用下，共價連接到靶蛋白分子的賴氨酸殘基上，形成多聚Ub-靶蛋白復(fù)合物；該復(fù)合物被26S蛋白酶體所識別并被降解成小肽或氨基酸，同時釋放Ub供循環(huán)利用。大量研究表明，由泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解是生物體維持自身正常生長發(fā)育和適應(yīng)環(huán)境的重要生理生化過程。目前，在擬南芥(Arabidopsis?thaliana)中已經(jīng)鑒定出XERICO(KO?et?al.，2006)、SIZ1(Catala?et?al.，2006)、SDIR1(Zhang?et?al.，2007)、DRIP1和DRIP2(Qin?et?al.，2008)以及PUB22和PUB23(Cho?et?al.，2008)等泛素連接酶直接參與植物對干旱反應(yīng)關(guān)鍵步驟的控制，超量表達(dá)或抑制這些基因的表達(dá)能顯著增強(qiáng)植物的抗旱性，這些研究表明泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解在植物抗旱反應(yīng)中起著重要作用。

水稻是世界主要糧食作物，全世界約三分之二的人口以稻米為食。而我國是最大的稻米生產(chǎn)國和消費(fèi)國，其稻作面積和稻作總產(chǎn)量分別占全世界23％和37％，世界范圍內(nèi)的降水減少和分布不均對其生產(chǎn)影響很大。再者，我國每年用水總量為5000億m³，農(nóng)業(yè)用水占70％，而水稻又是農(nóng)業(yè)耗水的第一大戶，其耗水量占全國總用水量的54％左右，占農(nóng)業(yè)總用水量的65％以上。隨著我國人口的不斷增加，工業(yè)的快速發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的惡化，我國正面臨著越來越嚴(yán)重的缺水問題，干早嚴(yán)重制約著我國糧食產(chǎn)量的提高，因此進(jìn)行水稻抗早性研究，對于提高作物抗早性和減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水具有重要意義。但目前在水稻中培育出的抗旱轉(zhuǎn)基因水稻還較少，因此找出水稻中與抗旱相關(guān)的泛素連接酶，培育抗旱的品種對提高水稻產(chǎn)量具有重要意義。?

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水稻抗旱性O(shè)sSINAT5基因及其編碼蛋白與應(yīng)用，可提高水稻的抗旱性。?

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種水稻抗旱性O(shè)sSINAT5基因在培育抗旱性水稻中的應(yīng)用，該水稻抗旱性O(shè)sSINAT5基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：1所示。?